电磁感应中单棒切割的六种典型模型

1、2二极管的特性实验测出某晶体二极管的伏安特性曲线如图3所示根据 实验图象，说明二极管具有以下性质:二极管加正向电压， 二极管将导通，电流与电压不成正比，表明二极管是非线性 元件；二极管加正向电压时，电压越高，电流随电压的变 化越快；.加反向电压（不太高），二极管处于截止状态，不 导通；当二极管上加了较高的反向电压时，二极管的反向 电流也急剧变练与提升二极管的教学不应停留在单向导通性这样一个结论 层面上，隐藏于背后的物理原理及应用更值得关注教材作为 教学内容的传播载体，应传递多种有教育价值的信息，恰当 揭示物理概念、原理和规律的实质及蕴含的物理思想固态电 子学（含半导体物理）的知识，在国内高中物

2、理教材中呈现 分散性，零星地穿插在某些章节中，且内容有限作为材料物 理学的基础知识，该部分内容理应受到关注如何将该方面的 内容有效地进行组织，在内容的宽度和深度上进行把握，在 教材中合理呈现，这些都值得思考（a）二极管的符号（b）二极管的伏安特性曲线大，二极管将被击穿，此时的电压称为击穿电压利用上文所 介绍的二极管导电原理可以很好地解释实验结果3结语在高中物理教学过程中，教师应当十分注重物理概念和 物理规律的剖析物理概念与物理规律的空降的后果往往是 抹杀了学生思考问题的能力，导致只知其所以不知其所以然 的可怕后果，科学探索素养和思维能力品质无法得到有效训f | 问右 t E = BLd J i

3、 = J t F左BU J * a sr电磁感应中金属棒沿U 型框架或平行导轨运动的问 题，要涉及磁场对电流的作用，法拉第电磁感应定律，含源 电路的计算等电学知识，导体棒运动可分为给一定初速或在 夕卜力作用下的两种情况，在高中阶段我们常见的电学元件有电垤感应中单棒切割的六种典型模型速度为,水平导轨R光滑除电阻外，其它电阻不计（图1）。）电路特点：导体棒相当于电源（2 ）动态分析：一向左（武汉市黄陂一中湖北武汉43 ）图1 图g电阻、电源、电容器，组合在一起一 共有六种典型模型，下面我们具体来 讨论这六种模型遵循的规律，模型（一）匀强磁场与导轨导体棒垂直， 磁感应强度为B，棒长为L,质量为初运动

4、分析：a减小的减速运动（3 一图象如图2（4）收尾状态：导体棒最终静止， 回路中电流=0.力学特征：电学特征：=0（5）电量关系：如果导体棒位小mvoR才折:。减小的加速运动(电原电片，- ：5 ”*：Ejjj- Bit、= E-=、 1 HI -K-a F- mftn 3J. AX. JLL 上 工 iUBII 山=0 一 mvo , q-0.1（2） 动态分析： t向右 E反t 一=Bit 一在J向右 运动分析（6）能量关系：订。：一 0:0模型（二）匀强磁场与导轨垂直，磁感应强度为B ; 棒长为L,质量为，电阻为R，初速度为零； 电源电动势为E E,内阻为r;水平导轨光滑， 电阻不计（图

5、3）（1）电路特点：导体运动后产 生反电动势E反，等效于电动机移为A4=Ff. 20巧年I l月（5）电量q和回路总焦耳热0-_ BlBIASE BIVI RRRVol. 33 No. 21中学物理模型（三）匀强磁场与导轨垂直，磁感 应强度为B ；棒长为L,质量为 m，电阻为&初速度为;水平导 轨光滑，C电阻不计；电容器电 容为c,耐压值足够大，开始电量 为零（图5）（1 ）电路特点：导体棒相当于 电源；电容器被充电（2）动态分析：设运动过程中某极短的时间山内电容器的电压增量为么U，则电容器电量增量为 A q：c A U，则安培力再：BICAU.-，由于加速度与速度反向，则速度减小；随速度的减

6、小，一减小减小，当。=0时，/ = 0,最终匀速（3）一图象如图6 .（4）收尾状态：当电容 器充电电压%。等于导体棒两端的电动势El时，电流，=0，导体棒以凸匀速运动（5）电量q与最终速度凸关系=CUC , Uc = El = B 1， = CBIvt.最终导体棒的感应电动势等于电容两端电压：U = Blv, 对杆应用动量定理0 mv = BIZ At =，所以, -m + CB Ivt向 右能量关系：单棒动能的减少量转化为电容器存储的 电能和回路中的焦耳热模型(四)匀强磁场与导轨导体棒垂直， 磁感应强度为B，棒长为L，质量 R为，初速度为零，在恒力F作用向右运动；水平导轨光滑除电阻R 外，

7、其它电阻不计(图7)o )电路特点：导体棒相当于电源(2 )动态分析： - | - E - - - !- - - -， I上1(3)图豪如图&3)收尾状态：当安培力F失等于外 力F时，电旅达到恒定值，导体棒以勺勾 速运动当a : 0时，速度达到最大，回路中电流达到恒定值 TOC o 1-5 h z (30一图象如图10 !(4 )收尾状态：当a = 0时，速 I二度达到最大，回路中电流达到恒定值Blvn、一 E卜=FBit 一R + rF(R + r) E所以图 10模型(六匀强磁场与导轨垂直，磁感应输为强度为B ;棒长为，质量为m,电M阻为&初速度为零，在恒力F作用-XC下向右运动；水平导轨

8、光滑，电 阻不计；电容器电容为C,耐压值足够图11大，开 始电量为零.(图1 1)(1)电路特点：导体为发电机；电容器被充电Q CAEI a= = 牛， 山安培力为加速度为。则：CBIa导体棒受到的安培力为电量关系：如果导体棒位移为瓦满=斗略=磐,n Jrt能站关系也路中焦耳炮为= Q + 4-1-模型五)匀强磁场与导轨垂直，磁感应强度为B;棒长为L,质量 为m,电阻为R，初速度为零，在恒力F作用下向右运动； 电源电动势为E,内阻为0水平导轨光滑，电阻不计(图9) o)电路特点：导体运动后开 m始产生反电动势E反，等效于电动扩 机达到某一速度后会反过来对电_ VE源充电，等效为发电机一七. (2 )1 -动态t _I分析：”日：，J 5.,| 阶段1 :向右中电流开 始反向.阶段2 :(2)动态分析：设某时刻回路中对电容器充电时充电电 流为i ,棒的=叽Fn =m导体棒加速度为以可得m +CIE12*(3后J一图象如图12.0(4 ) 收尾状态：整个过程导 体棒全程做匀加速运动，加速度、电流 恒定.(5)能量关系：夕卜力做功使输人的能量转化为导体棒的动能、电容器中存0储的电能和回路中的焦耳热.图12从上面六种基本模型看出，电磁感应中随着电